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公开(公告)号：CN115582823A
公开(公告)日：2023-01-10
申请号：CN202211220602.9
申请日：2022-10-08
申请人： 华南理工大学 , 广东天物新材料科技有限公司
摘要： 本发明公开了一种基于踝关节生物力学模型的外骨骼辅助性能预估方法，该方法通过对踝关节处的“人—外骨骼”耦合系统进行建模，将人体踝关节局部的骨骼结构表征为一个矢状面内的平面两杆机构，将外骨骼辅助力矩表征为一个施加于踝关节旋转铰链上的可变力矩，并将受到辅助的主体，即踝关节跖屈肌，根据Hill三要素模型表征为一个肌肉肌腱单元。当输入不同的外骨骼辅助力矩样式时，模型的各个部分互相作用，可以计算出肌肉肌腱单元的代谢能量消耗，进而以此评估踝关节外骨骼的辅助性能。
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公开(公告)号：CN115542723A
公开(公告)日：2022-12-30
申请号：CN202211222151.2
申请日：2022-10-08
申请人： 华南理工大学 , 广东天物新材料科技有限公司
IPC分类号： G05B11/42
摘要： 本发明公开了一种人机在环调试的踝关节外骨骼PD控制器参数整定方法，可用于在不同的穿戴者和行走工况的条件下整定踝关节外骨骼的PD控制器参数使控制效果达到最优，整定过程通过人机在环的在线调节，无须特定测试环境或设备的介入。该方法过程如下：通过穿戴者在步行工况的踝关节外骨骼实际运行过程中采集PD控制器的比例系数Kp和微分系数Kd参数组合，以及对应的辅助力控制误差，导入高斯回归算法中进行曲面拟合，得到曲面的最低点(即预测的控制误差最小)的Kp和Kd参数，再反导入到外骨骼PD控制器中更新参数，重复人机在环的参数迭代过程，最终Kp和Kd参数收敛时即代表PD控制器参数整定至针对当前穿戴者及步行工况的最优。
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公开(公告)号：CN115429257B
公开(公告)日：2024-09-06
申请号：CN202211224176.6
申请日：2022-10-08
申请人： 华南理工大学 , 广东天物新材料科技有限公司
IPC分类号： A61B5/11 , A61B5/00 , A61H3/00 , G06F18/10 , G06F18/213
摘要： 本发明公开了一种基于IMU和自适应振荡器算法的步态周期相位识别方法，利用自适应Hopf振荡器算法从IMU采集的大腿矢状面摆动角识别出人体步行的运行频率，进而识别出当前状态所处的步态周期相位并给外骨骼提供指示，从而使外骨骼能够按预设的控制策略更新对人体的输出，实现在不同的步态周期相位时所需的不同的外骨骼辅助效果。本发明对比传统方法具有较强实时性，故应对急停或提速等情况时的瞬态响应性能更好，识别到的步态周期相位误差小。另外，本发明占用计算储存空间小，对IMU的采集精度和延迟不敏感，对器械的性能要求低。
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公开(公告)号：CN115429257A
公开(公告)日：2022-12-06
申请号：CN202211224176.6
申请日：2022-10-08
申请人： 华南理工大学 , 广东天物新材料科技有限公司
摘要： 本发明公开了一种基于IMU和自适应振荡器算法的步态周期相位识别方法，利用自适应Hopf振荡器算法从IMU采集的大腿矢状面摆动角识别出人体步行的运行频率，进而识别出当前状态所处的步态周期相位并给外骨骼提供指示，从而使外骨骼能够按预设的控制策略更新对人体的输出，实现在不同的步态周期相位时所需的不同的外骨骼辅助效果。本发明对比传统方法具有较强实时性，故应对急停或提速等情况时的瞬态响应性能更好，识别到的步态周期相位误差小。另外，本发明占用计算储存空间小，对IMU的采集精度和延迟不敏感，对器械的性能要求低。
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公开(公告)号：CN115542723B
公开(公告)日：2024-08-30
申请号：CN202211222151.2
申请日：2022-10-08
申请人： 华南理工大学 , 广东天物新材料科技有限公司
IPC分类号： G05B11/42
摘要： 本发明公开了一种人机在环调试的踝关节外骨骼PD控制器参数整定方法，可用于在不同的穿戴者和行走工况的条件下整定踝关节外骨骼的PD控制器参数使控制效果达到最优，整定过程通过人机在环的在线调节，无须特定测试环境或设备的介入。该方法过程如下：通过穿戴者在步行工况的踝关节外骨骼实际运行过程中采集PD控制器的比例系数Kp和微分系数Kd参数组合，以及对应的辅助力控制误差，导入高斯回归算法中进行曲面拟合，得到曲面的最低点(即预测的控制误差最小)的Kp和Kd参数，再反导入到外骨骼PD控制器中更新参数，重复人机在环的参数迭代过程，最终Kp和Kd参数收敛时即代表PD控制器参数整定至针对当前穿戴者及步行工况的最优。
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公开(公告)号：CN115582823B
公开(公告)日：2024-07-16
申请号：CN202211220602.9
申请日：2022-10-08
申请人： 华南理工大学 , 广东天物新材料科技有限公司
摘要： 本发明公开了一种基于踝关节生物力学模型的外骨骼辅助性能预估方法，该方法通过对踝关节处的“人—外骨骼”耦合系统进行建模，将人体踝关节局部的骨骼结构表征为一个矢状面内的平面两杆机构，将外骨骼辅助力矩表征为一个施加于踝关节旋转铰链上的可变力矩，并将受到辅助的主体，即踝关节跖屈肌，根据Hill三要素模型表征为一个肌肉肌腱单元。当输入不同的外骨骼辅助力矩样式时，模型的各个部分互相作用，可以计算出肌肉肌腱单元的代谢能量消耗，进而以此评估踝关节外骨骼的辅助性能。
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公开(公告)号：CN115771137A
公开(公告)日：2023-03-10
申请号：CN202211543436.6
申请日：2022-12-02
申请人： 广东天物新材料科技有限公司
摘要： 本发明公开了基于肌肉储能的非拉伸软性外骨骼，属于穿戴服饰技术领域，包括腰带、大腿织带和小腿‑足组件，所述大腿织带包括设于大腿肌肉前侧的第一附接元件，以及设于小腿肌肉后侧的第二附接元件，两附接元件之间沿腿部的两侧呈线型连接有至少两条受力带，各受力带跨越人体的膝关节，呈现包夹住大腿肌肉的形状，所述受力带采用不可拉伸的柔性材料；所述腰带束缚在人体的髋关节之上，与所述第一附接元件相连，所述小腿‑足组件设于人体小腿与脚底的交接处，与所述第二附接元件相连；基于肌肉储能的机理，在没有外部能源的情况下实现辅助步行，将被动外骨骼抽象成腰带、大腿织带和小腿‑足组件，实现穿戴结构的轻量化以及保证穿戴时的舒适性。
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公开(公告)号：CN116197878A
公开(公告)日：2023-06-02
申请号：CN202211543271.2
申请日：2022-12-02
申请人： 广东天物新材料科技有限公司
摘要： 本发明公开了基于肌肉储能的无源柔性穿戴服饰及其运动护服，属于穿戴服饰技术领域，包括一软服，以及联结在软服上的腰带部、大腿织带部和足跟部，大腿织带部包括设于大腿肌肉前侧软服上的第一交叉节点，以及设于小腿肌肉后侧软服上的第二交叉节点，两交叉节点之间沿腿部的两侧呈线型连接有至少两条受力带，各受力带呈现包夹住大腿肌肉的形状；所述腰带部束缚在人体的髋关节之上，与所述第一交叉节点相连，所述足跟部设于人体小腿与脚底的交接处，与所述第二交叉节点相连；在步行中，人体下肢摆动会牵引传力路径的拉伸，导致大腿肌肉被夹迫，形成弹力，从而在踝关节处形成向上的助力帮助人体蹬脚离地，有效减少了人体步行时的体能消耗。
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公开(公告)号：CN115570557B
公开(公告)日：2024-08-30
申请号：CN202211224235.X
申请日：2022-10-08
申请人： 华南理工大学
IPC分类号： B25J9/00
摘要： 本发明公开了一种形似紧身裤的助行柔性被动外骨骼，该外骨骼以一套拉伸弹性系统为核心，包括紧身裤衬底、腰带组件、传力带组件、弹力带组件及脚套组件，这些柔性组件构成了一条从人体前腰经大腿和小腿延伸到脚踝的弹性传力路径。该弹性传力路径自身包含的纺织材料的弹性，以及因运动过程中它对下肢肌肉表面的法向压迫而呈现的肌肉的弹性，共同组成了拉伸弹性系统的刚度特性。它无需外部能源，以被动的方式在人体步行运动中产生辅助力，并通过动能回收来减少人体的代谢能消耗。同时，为了尽可能提高外骨骼的穿戴性，本发明参照运动紧身裤的样式进行设计，满足易于穿戴、易于运动、足够舒适及足够日常的需求。
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公开(公告)号：CN115570557A
公开(公告)日：2023-01-06
申请号：CN202211224235.X
申请日：2022-10-08
申请人： 华南理工大学
IPC分类号： B25J9/00
摘要： 本发明公开了一种形似紧身裤的助行柔性被动外骨骼，该外骨骼以一套拉伸弹性系统为核心，包括紧身裤衬底、腰带组件、传力带组件、弹力带组件及脚套组件，这些柔性组件构成了一条从人体前腰经大腿和小腿延伸到脚踝的弹性传力路径。该弹性传力路径自身包含的纺织材料的弹性，以及因运动过程中它对下肢肌肉表面的法向压迫而呈现的肌肉的弹性，共同组成了拉伸弹性系统的刚度特性。它无需外部能源，以被动的方式在人体步行运动中产生辅助力，并通过动能回收来减少人体的代谢能消耗。同时，为了尽可能提高外骨骼的穿戴性，本发明参照运动紧身裤的样式进行设计，满足易于穿戴、易于运动、足够舒适及足够日常的需求。
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